任少峰，張忠輝，楊紀光，司呈斌，張海濤

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦， 山東 萊州市 261441)

全尾砂與分級尾砂膠結(jié)充填強度的試驗研究

任少峰，張忠輝，楊紀光，司呈斌，張海濤

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦， 山東 萊州市 261441)

充填采礦方法是現(xiàn)代地下礦山開采的主要方法。某金礦使用粗尾砂進行膠結(jié)充填，造成了大量的細尾砂排放到尾礦庫中，增加了整個開采成本和安全隱患。為了改進充填骨料，對全尾砂充填進行了通過試驗對比。試驗表明，全尾砂充填體的強度高于粗尾砂充填體，可滿足采礦方法的要求，并能有效降低采礦損失率和貧化率。

充填采礦；全尾砂；分級尾砂；充填強度

1 礦山充填現(xiàn)狀概述

山東黃金集團某金礦礦體儲量大，品位較高，是國內(nèi)大型金礦之一。礦體形態(tài)變化大，上盤圍巖破碎，在礦體上部地表有農(nóng)田和民房，開采過程中需加以保護。為了防止地表塌陷和減少礦石的損失和貧化，采礦方法主要為上向水平分層充填采礦法，對充填體強度的要求較高。隨著生產(chǎn)能力的不斷提高，充填系統(tǒng)和工藝不斷改進，充填材料最先使用普通425水泥作為膠結(jié)材料，經(jīng)過大量的試驗和研制，開發(fā)了低成本、高含水、速凝、高強度的新型礦用充填膠凝材料(后經(jīng)改進簡稱C料)； 骨料主要來源于該金礦選廠處理后的分級脫泥尾砂(即粗尾砂)，平均粒徑0.1 mm，而經(jīng)旋流器分級后剩下的細顆粒尾砂則排放到尾礦庫。

尾砂分級脫泥不僅降低了尾砂利用率(一般只有50%左右)，而且細泥尾砂堆壩更加困難，并且隨著尾砂排放量的增加，尾礦庫的經(jīng)濟成本和安全成本越來越大。分級尾砂充填料漿在充入采場后的脫水過程中會發(fā)生離析、分層現(xiàn)象，導致充填體的整體性不好，強度不高，在脫水的過程中帶走部分料漿，污染井下作業(yè)環(huán)境，間接導致礦石貧化率增大。為了有效利用尾砂，減小尾礦庫的負擔能力和安全隱患，探索采用全尾砂膠結(jié)充填，既能解決尾砂的利用問題，又能保證充填體強度滿足采礦需要。

2 尾砂的物化性能

2.1 尾砂的粒級組成

尾砂的粒級組成采用振篩法和光電粒度分布儀分析法聯(lián)合測定。其粒級組成見表1，粒度分布的特征見表2。

2.2 尾砂的化學成分

表1 尾砂的粒級組成

表2 尾砂的粒級分布

表3 尾砂的化學成分

尾砂的化學成分見表3。通過化學成分分析，發(fā)現(xiàn)尾砂中SiO2含量高達72.58%，Al2O3達13.8%，尾砂自身具有潛在的膠結(jié)性能。

3 全尾砂與分級尾砂充填體強度對比試驗

充填體強度的高低直接影響著礦體能否安全、持續(xù)地開采，因此對影響充填體強度因素的分析意義重大。影響充填體強度的因素很多，一般包括材料方面因素、制備因素、施工條件等幾個方面，所配制的膠結(jié)體強度的高低是各種因素綜合作用的結(jié)果。

骨料是膠結(jié)充填體的基本部分，骨料級配及質(zhì)量不僅對膠結(jié)料的和易性有很大影響，而且對強度影響也很大，因此該試驗選擇骨料粒徑進行強度對比研究。

采用全尾砂和經(jīng)旋流器分級后的粗尾砂分別與該礦生產(chǎn)的膠結(jié)材料進行試驗，制定試驗方案，確定充填配比、濃度和養(yǎng)護期。

在常溫條件下進行制漿，將漿體澆注入7.07 cm×7.07 cm×7.07 cm標準三聯(lián)金屬試模中，試塊在初凝后脫模，放入養(yǎng)護箱中進行標準養(yǎng)護，到達規(guī)定齡期后，在壓力機上進行單軸抗壓強度測試。

充填體配比及主要參數(shù)如下：

(1)模擬輸送濃度70%(目前該金礦的充填輸送濃度為70%)；

(2)配比試驗為尾砂：膠結(jié)材料料=1∶4、1∶10、1∶20；

(3)養(yǎng)護期分別為3，7，14 d。

表4 充填材料強度試驗結(jié)果

從表4中可以明顯的發(fā)現(xiàn)，全尾砂充填的強度要大于粗尾砂充填，說明全尾砂比粗尾砂有更好的力學性能。該礦主要采用上向水平分層充填采礦法，因此在進路回采過程中對充填體的強度要求較高，而選用全尾砂充填能更好的滿足采礦方法的要求，既能減小尾砂貧化又能保證開采安全。

4 結(jié) 論

通過試驗，得出全尾砂充填體的強度大于分級后的粗尾砂充填體強度。采用全尾砂充填不僅提高了充填體的強度，減小開采貧化率，更能減少細顆粒尾砂的排放，減輕尾礦庫的負擔，降級尾礦建設成本和減弱尾礦庫的安全隱患。

但是該試驗只建立在70%濃度的前提下，對其他濃度未進行試驗驗證，對于充填體的其他性能指標如塌落度、流變特性等未進行檢測，因此下一步的試驗中應充分考慮其他影響因素，并進行相應的性能檢測，以期能為礦山充填技術服務。

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“十二五”國家科技支撐計劃重點項目(2012BAB08B01).

2013-10-23)

任少峰(1983-)，男，博士，工程師，主要研究方向為采礦技術和工藝，Email：rsf1226@163.com。